JP4254352B2 - タービンブレード - Google Patents
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機エンジンのタービンにおけるタービンディスクの雌ダブテールに装着されるタービンブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機エンジンのタービンにおけるタービンディスクの雌ダブテールに装着される一般的なタービンブレードの構成について説明すると、次のようになる。
【０００３】
即ち、一般的なタービンブレードは翼をブレードベースとして備えており、この翼の一側面が凸状の負圧面になって、前記翼の他側面は凹状の正圧面になっている。また、前記翼のハブ側（基端側）には、プラットホームが一体に成型されており、このプラットホームの両側（一側と他側）には、窪みがそれぞれ形成されている。更に、前記プラットホームの前端側には、前方向へ突出したフロントシールフィンが形成されており、前記プラットホームの後端側には、後方向へ突出したリアシールフィンが形成されている。
【０００４】
また、前記プラットホームのハブ側（基端側）には、雄ダブテールが一体に設けられており、この雄ダブテールはタービンディスクの雌ダブテールに嵌合可能な嵌合部を有しあって、前記嵌合部は研削加工によって成型されるものである。ここで、前記研削加工には治具が使用され、前記プラットホームの一側面は前記治具におけるプラットホーム用位置決め部に突当て可能である。
【０００５】
前記一般的なタービンブレードの製造について説明すると、次のようになる。
【０００６】
即ち、鋳造によって前記嵌合部を残して前記タービンブレードの大部分（完成前タービンブレード）を成型する。次に、前記プラットホームの一側面を治具における位置決め部に突き当てて、前記翼の前記正圧面を前記治具における支持部に支持せしめることにより、前記ダブテール軸方向が前記研削加工の際の加工抵抗反力に対して垂直になるように、前記完成前タービンブレードを前記治具に対して位置決めする。更に、前記治具におけるクランプによって前記翼の正圧面を位置決め部側へ押圧することにより、前記治具に対する前記完成前タービンブレードのセットが終了する。そして、前記研削加工によって前記嵌合部を前記ダブテール軸方向に沿って形成することにより、前記タービンブレードが完成する。
【０００７】
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１に示すものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１９６３０９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記翼が前記航空機エンジンのエンジン軸方向に対して傾斜して配置されるように、前記プラットホームの両側面（一側面と他側面）は前記嵌合部の前記ダブテール軸方向に対して傾斜してあることから、前記研削加工によって前記嵌合部を前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、前記プラットホームの一側面には、前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力の他に、前記ダブテール軸方向に対して平行な分力が生じる。そのため、前記研削加工中に前記分力が大きくなると、前記完成前タービンブレードが前記治具に対して前記ダブテール軸方向（換言すれば前記分力の方向）へずれてしまうことがあり、前記嵌合部の加工精度が悪化して、前記タービンブレードの品質が低下するという問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、航空機エンジンのタービンにおけるタービンディスクの雌ダブテールに装着されるタービンブレードにおいて、
一側面が凸状の負圧面になって、他側面が凹状の正圧面になっている翼と、
前記翼のハブ側に一体に成型され、一側に窪みが形成され、前端側に前方向へ突出したフロントシールフィンが形成され、かつ後端側に後方向へ突出したリアシールフィンが形成されたプラットホームと、
前記プラットホームのハブ側に一体に設けられ、前記雌ダブテールに嵌合可能であって研削加工によって形成される嵌合部を有した雄ダブテールと、
前記窪みにおける前記フロントシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記研削加工に使用される治具におけるフロント位置決め部に突当て可能なフロント突当て面を有したフロント突当て部材と、
前記フロントシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記フロント突当て部材の前側縁部を囲む薄肉状のフロント壁と、
前記窪みにおける前記リアシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記治具におけるリア位置決め部に突当て可能なリア突当て面を有したリア突当て部材と、
前記リアシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記リア突当て部材の後側縁部を囲む薄肉状のリア壁とを具備してあって、
前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面及び前記リア突当て部材の前記リア突当て面は、前記プラットホームの一側面と同一の仮想平面に対して僅かに没入しかつ前記雄ダブテールのダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成され、前記フロント壁の端面及び前記リア壁の端面は、前記仮想平面と同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されたことを特徴とする。
【００１１】
なお、前記プラットホームには、所謂シャンク部も含まれる。
【００１２】
請求項１に記載の発明特定事項によると、前記タービンブレードの製造は次のように行われる。
【００１３】
即ち、鋳造によって前記嵌合部を残して前記タービンブレードの大部分（完成前タービンブレード）を成型する。ここで、前記フロント突当て部材の成型部位及び前記フロント壁の成型部位がそれぞれ前記フロントシールフィンの基部近傍であることから、前記フロントシールフィンの強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、前記フロント突当て部材及び前記フロント壁が成型される。同様に、前記リア突当て部材の成型部位及び前記リア壁の成型部位がそれぞれ前記リアシールフィンの基部近傍であることから、前記リアシールフィンの強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、前記リア突当て部材及び前記リア壁が成型される。
【００１４】
次に、前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面を前記治具における前記フロント位置決め部に、前記リア突当て部材の前記リア突当て面を前記治具における前記リア位置決め部にそれぞれ突当て、前記翼の前記負圧面を前記治具における支持部に支持せしめる。これによって、前記ダブテール軸方向が前記研削加工の際の加工抵抗反力に対して垂直になるように、前記完成前タービンブレードを前記治具に対して位置決めすることができる。更に、前記治具におけるクランプによって前記翼の前記正圧面を前記位置決め部側へ押圧することにより、前記治具に対する前記完成前タービンブレードのセットが終了する。
【００１５】
そして、前記研削加工によって前記嵌合部を前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向に沿って形成することにより、前記タービンブレードが完成する。ここで、前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面及び前記リア突当て部材の前記リア突当て面は、前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成されているため、前記研削加工によって前記嵌合部を前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、前記フロント突当て面及び前記リア突当て面に前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力のみが生じることになる。
【００１６】
前述の作用の他に、前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面及び前記リア突当て部材の前記リア突当て面は前記プラットホームの一側面と同一の仮想平面に対して僅かに没入するようにそれぞれ構成され、かつ前記フロント壁の端面及び前記リア壁の端面は前記仮想平面と同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されているため、前記多数の前記タービンブレードを前記タービンディスクに装着した場合における、隣接する前記タービンブレード間の間隙が局部的に拡がることがない。
【００１７】
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明特定事項の他に、前記フロント突当て面の前縁と前記リア突当て面の後縁との間隔が前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用の他に、前記フロント突当て面の前縁と前記リア突当て面の後縁との間隔が前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されたため、前記治具に対する前記完成前タービンブレードのセット状態がより安定する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１から図５を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係わるタービンブレードを示す図であって、図２は、図１における矢視部Ｉの拡大図であって、図３は、本発明の実施の形態に係わるタービンブレードを治具にセットした状態を示す図であって、図４は、図２における矢視部ＩＩを概略的に示す図であって、図５は、本発明の実施の形態に係わるタービンブレードがタービンディスクの雌ダブテールに装着された状態を示す図である。ここで、「前後」とは、図１及び図２において右左，図４において左右のことをいう。
【００２３】
図１、図２、及び図５に示すように、本発明の実施の形態に係わるタービンブレード１は、航空機エンジンの低圧タービンにおけるタービンディスク３の雌ダブテール５に装着されるものであって、タービンブレード１の本体としての翼７を備えている。ここで、翼７の一側面（図１において表側面）が凸状の負圧面７ｆａになって、翼７の他側面（図１において裏側面）が凹状の正圧面７ｆｂになっている。
【００２４】
翼７のチップ側（先端側、図１において上側）には、シュラウド９が一体に成型されており、このシュラウド９は一対のシールフィン１１，１３を有している。
【００２５】
また、翼７のハブ側（基端側、図１において下側）には、プラットホーム１５が一体に成型されており、このプラットホーム１５の両側（一側と他側）には、窪み１７，１９がそれぞれ形成されている。更に、プラットホーム１５の前端側には、前方向へ突出したフロントシールフィン２１が形成されており、プラットホーム１５の後端側には、後方向へ突出したリアシールフィン２３が形成されている。
【００２６】
更に、プラットホーム１５のハブ側には、雄ダブテール２５が一体に設けられており、この雄ダブテール２５は雌ダブテール５の被嵌合突起（被嵌合部）５ｂに嵌合可能な嵌合溝（嵌合部）２５ｓを有しあって、嵌合溝２５ｓは研削加工によって形成されるものである。
【００２７】
窪み１７におけるフロントシールフィン２１の基部近傍には、フロント突当て部材２７が一体に成型されており、このフロント突当て部材２７はフロント突当て面２７ｆを有している。更に、図２に斜線で示すように、フロントシールフィン２１の基部近傍には、フロント突当て部材２７の前側縁部を囲む薄肉状のフロント壁Ｗｆが一体に成型されている。
【００２８】
また、窪み１７におけるリアシールフィン２３の基部近傍には、リア突当て部材２９が一体に成型されており、このリア突当て部材２９はリア位置決め突当て面２９ｆを有している。更に、図２に斜線で示すように、リアシールフィン２３の基部近傍には、リア突当て部材２９の後側縁部を囲む薄肉状のリア壁Ｗｒが一体に成型されている。
【００２９】
ここで、図３及び図４に示すように、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆは、前記研削加工に使用される治具３１におけるフロント位置決めピン３３に突当て可能であって、リア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆは、治具３１におけるリア突当てピン３５に突当て可能である。また、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆ及びリア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆは、プラットホーム１５の一側面と同一の仮想平面ＶＦに対して僅かに没入しかつ雄ダブテール２５のダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成されている。特に、フロント突当て面２７ｆの仮想平面ＶＦに対する没入量及びリア突当て面２９ｆの仮想平面ＶＦに対する没入量が０．７mm以下になるようにそれぞれ構成されている。更に、フロント突当て面２７ｆの前縁とリア突当て面２９ｆの後縁との間隔が雄ダブテール２５の前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されている。
【００３０】
また、フロント壁Ｗｆの端面及びリア壁Ｗｒの端面は、仮想平面ＶＦと同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されている。
【００３１】
なお、治具３１は、フロント位置決めピン３３及びリア位置決めピン３５を備える他に、翼７のチップ付近の負圧面７ｆａを支持する支持ローラ３７と、雄ダブテール２５を前後方向から挟持する一対の挟持バー３９，４１と、ゴムパット４３を介して翼７のハブ付近の正圧面７ｆｂを下方向へ押圧するクランプ４５と、シュラウド９の後端を突当て可能な突当てローラ４７と、シュラウド９の前端に当接可能な当接ボルト４９とを備えている。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態の作用（主としてタービンブレード１の製造）について説明する。
【００３３】
即ち、鋳造によって嵌合溝２５ｓ及びシュラウド９の加工部を残してタービンブレード１の大部分（完成前タービンブレード１’）を成型する。ここで、フロント突当て部材２７の成型部位及びフロント壁Ｗｆの成型部位がそれぞれフロントシールフィン２１の基部近傍であることから、フロントシールフィン２１の強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、フロント突当て部材２７及びフロント壁Ｗｆが成型される。同様に、リア突当て部材２９の成型部位及びリア壁Ｗｒの成型部位がそれぞれリアシールフィン２３の基部近傍であることから、リアシールフィン２３の強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、リア突当て部材２７及びリア壁Ｗｒが成型される。また、フロント突当て面２７ｆの仮想平面ＶＦに対する没入量及びリア突当て面２９ｆの仮想平面ＶＦに対する没入量が０．７mm以下になるようにそれぞれ構成されたため、フロント突当て面２７ｆ付近及びリア突当て面２９ｆ付近に鋳造欠陥がほとんど生じない。なお、タービンブレード１の大部分を成型した後に、適宜の機械加工によってシュラウド９の加工部を加工しておく。
【００３４】
次に、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆを治具３１におけるフロント位置決めピン３３に、リア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆを治具３１におけるリア位置決めピン３５にそれぞれ突当てて、翼７の負圧面７ｆａを治具３１における支持ローラ３７にそれぞれ支持せしめる。これによって、前記ダブテール軸方向が研削加工の際の加工抵抗反力に対して垂直になるように、完成前タービンブレード１’を治具３１に対して位置決めすることができる。なお、シュラウド９の後端を治具３１における突当てローラ４７に突当てて、治具３１における当接ボルト４９をシュラウド９の前端に当接させることにより、治具３１に対する完成前タービンブレード１’の前記加工方向の位置決めも併せて行う。
【００３５】
更に、治具３１における一対の挟持バー３９，４１によって雄ダブテール２５を前後方向から挟持し、治具３１におけるクランプ４５によって翼７のハブ付近の正圧面７ｆｂをゴムパット４３を介して下方向へ押圧する。これによって、治具３１に対する完成前タービンブレード１’のセットが終了する。ここで、フロント突当て面２７ｆの前縁とリア突当て面２９ｆの後縁との間隔が雄ダブテール２５の前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されたため、治具３１に対する完成前タービンブレード１’のセット状態がより安定する。
【００３６】
そして、前記研削加工によって嵌合溝２５ｓを前記ダブテール軸方向に沿って形成することにより、タービンブレード１の製造が終了する。ここで、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆ及びリア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆは、前記ダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成されているため、前記研削加工によって嵌合溝２５ｓを前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、フロント突当て面２７ｆ及びリア突当て面２９ｆに前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力のみが生じることになる。
【００３７】
前述の作用の他に、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆ及びリア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆはプラットホーム１５の一側面と同一の仮想平面ＶＦに対して僅かに没入するようにそれぞれ構成され、フロント壁Ｗｆの端面及びリア壁Ｗｒの端面は仮想平面ＶＦと同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されているため、多数のタービンブレード１をタービンディスク３に装着した場合における、隣接するタービンブレード１間の間隙が局部的に拡がることがない。
【００３８】
以上の如き、本発明の実施の形態によれば、前記研削加工によって嵌合溝２５ｓを前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、フロント突当て面２７ｆ及びリア突当て面２９ｆに前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力のみが生じることになるため、前記研削加工中に完成前タービンブレード１’が治具３１に対して前記ダブテール軸方向へずれることがなくなって、嵌合溝２５ｓの加工精度の悪化を抑えて、タービンブレード１の品質の向上を図ることができる。特に、治具３１に対する完成前タービンブレード１’のセット状態がより安定するため、嵌合溝２５ｓの加工精度を高めて、タービンブレード１の品質のより一層の向上を図ることができる。
【００３９】
また、フロントシールフィン２１の強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、フロント突当て部材２７及びフロント壁Ｗｆが成型されると共に、リアシールフィン２３の強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、リア突当て部材２９及びリア壁Ｗｒが成型されるため、フロント突当て部材２７、フロント壁Ｗｆ、リア突当て部材２９、及びリア壁Ｗｒがタービンブレード１の構成要素に付加されても、タービンブレード１の重量増加の原因にはならない。
【００４０】
更に、フロント突当て面２７ｆ付近及びリア突当て面２９ｆ付近に鋳造欠陥がほとんど生じないため、タービンブレード１の製品不良を抑制できる。
【００４１】
また、多数のタービンブレード１をタービンディスク３に装着した場合における、隣接するタービンブレード１間の間隙が局部的に拡がることがないため、前記航空機エンジンの稼働中に高温ガスが主流からエンジン中心側に向かって流入することを抑えて、前記航空機エンジンのエンジン効率を向上させることができる。
【００４２】
なお、本発明は、前述の発明の実施の形態の説明に限るものではなく、例えば、シュラウド９を省略することによってタービンブレード１を前記航空機エンジンの高圧タービンのタービンブレードに用いる等、その他適宜の変更を行うことにより、種々の態様で実施可能である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、前記研削加工によって前記嵌合部を前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、前記フロント突当て面及び前記リア突当て面に前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力のみが生じることになるため、前記研削加工中に前記完成前タービンブレードが前記治具に対して前記ダブテール軸方向へずれることがなくなって、前記嵌合部の加工精度の悪化を抑えて、前記タービンブレードの品質の向上を図ることができる。
【００４４】
また、前記フロントシールフィンの強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、前記フロント突当て部材及び前記フロント壁が成型されると共に、前記リアシールフィンの強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、前記リア突当て部材及び前記リア壁が成型されるため、前記フロント突当て部材、前記フロント壁、前記リア突当て部材、及び前記リア壁が前記タービンブレードの構成要素に付加されても、前記タービンブレードの重量増加の原因にはならない。
【００４５】
更に、前記多数の前記タービンブレードを前記タービンディスクに装着した場合における、隣接する前記タービンブレード間の間隙が局部的に拡がることがないため、前記航空機エンジンの稼働中に高温ガスが主流からエンジン中心側に向かって流入することを抑えて、前記航空機エンジンのエンジン効率を向上させることができる。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、前述の効果の他に、前記治具に対する前記完成前タービンブレードのセット状態がより安定するため、前記嵌合部の加工精度を高めて、前記タービンブレードの品質のより一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるタービンブレードを示す図である。
【図２】図１における矢視部Ｉの拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わるタービンブレードを治具にセットした状態を示す図である。
【図４】図３における矢視部ＩＩを概略的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わるタービンブレードがタービンディスクの雌ダブテールに装着された状態を示す図である。
【符号の説明】
１ タービンブレード
１’ 完成前タービンブレード
３ タービンディスク
５ 雌ダブテール
５ｂ 被嵌合突起（被嵌合部）
７ 翼
７ｆａ 負圧面
７ｆｂ 正圧面
１５ プラットホーム
１７ 窪み
２１ フロントシールフィン
２３ リアシールフィン
２５ 雄ダブテール
２５ｓ 嵌合溝（嵌合部）
２７ フロント突当て部材
２７ｆ フロント突当て面
２９ リア突当て部材
２９ｆ リア突当て面
３１ 治具
３３ フロント位置決めピン
３５ リア位置決めピン
３７ 支持ローラ
３９ 挟持バー
４１ 挟持バー
４５ クランプ
４７ 突当てローラ
４９ 当接ボルト
Ｗｆ フロント壁
Ｗｒ リア壁
【発明の属する技術分野】
本発明は、航空機エンジンのタービンにおけるタービンディスクの雌ダブテールに装着されるタービンブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機エンジンのタービンにおけるタービンディスクの雌ダブテールに装着される一般的なタービンブレードの構成について説明すると、次のようになる。
【０００３】
即ち、一般的なタービンブレードは翼をブレードベースとして備えており、この翼の一側面が凸状の負圧面になって、前記翼の他側面は凹状の正圧面になっている。また、前記翼のハブ側（基端側）には、プラットホームが一体に成型されており、このプラットホームの両側（一側と他側）には、窪みがそれぞれ形成されている。更に、前記プラットホームの前端側には、前方向へ突出したフロントシールフィンが形成されており、前記プラットホームの後端側には、後方向へ突出したリアシールフィンが形成されている。
【０００４】
また、前記プラットホームのハブ側（基端側）には、雄ダブテールが一体に設けられており、この雄ダブテールはタービンディスクの雌ダブテールに嵌合可能な嵌合部を有しあって、前記嵌合部は研削加工によって成型されるものである。ここで、前記研削加工には治具が使用され、前記プラットホームの一側面は前記治具におけるプラットホーム用位置決め部に突当て可能である。
【０００５】
前記一般的なタービンブレードの製造について説明すると、次のようになる。
【０００６】
即ち、鋳造によって前記嵌合部を残して前記タービンブレードの大部分（完成前タービンブレード）を成型する。次に、前記プラットホームの一側面を治具における位置決め部に突き当てて、前記翼の前記正圧面を前記治具における支持部に支持せしめることにより、前記ダブテール軸方向が前記研削加工の際の加工抵抗反力に対して垂直になるように、前記完成前タービンブレードを前記治具に対して位置決めする。更に、前記治具におけるクランプによって前記翼の正圧面を位置決め部側へ押圧することにより、前記治具に対する前記完成前タービンブレードのセットが終了する。そして、前記研削加工によって前記嵌合部を前記ダブテール軸方向に沿って形成することにより、前記タービンブレードが完成する。
【０００７】
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１に示すものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１９６３０９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記翼が前記航空機エンジンのエンジン軸方向に対して傾斜して配置されるように、前記プラットホームの両側面（一側面と他側面）は前記嵌合部の前記ダブテール軸方向に対して傾斜してあることから、前記研削加工によって前記嵌合部を前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、前記プラットホームの一側面には、前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力の他に、前記ダブテール軸方向に対して平行な分力が生じる。そのため、前記研削加工中に前記分力が大きくなると、前記完成前タービンブレードが前記治具に対して前記ダブテール軸方向（換言すれば前記分力の方向）へずれてしまうことがあり、前記嵌合部の加工精度が悪化して、前記タービンブレードの品質が低下するという問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にあっては、航空機エンジンのタービンにおけるタービンディスクの雌ダブテールに装着されるタービンブレードにおいて、
一側面が凸状の負圧面になって、他側面が凹状の正圧面になっている翼と、
前記翼のハブ側に一体に成型され、一側に窪みが形成され、前端側に前方向へ突出したフロントシールフィンが形成され、かつ後端側に後方向へ突出したリアシールフィンが形成されたプラットホームと、
前記プラットホームのハブ側に一体に設けられ、前記雌ダブテールに嵌合可能であって研削加工によって形成される嵌合部を有した雄ダブテールと、
前記窪みにおける前記フロントシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記研削加工に使用される治具におけるフロント位置決め部に突当て可能なフロント突当て面を有したフロント突当て部材と、
前記フロントシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記フロント突当て部材の前側縁部を囲む薄肉状のフロント壁と、
前記窪みにおける前記リアシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記治具におけるリア位置決め部に突当て可能なリア突当て面を有したリア突当て部材と、
前記リアシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記リア突当て部材の後側縁部を囲む薄肉状のリア壁とを具備してあって、
前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面及び前記リア突当て部材の前記リア突当て面は、前記プラットホームの一側面と同一の仮想平面に対して僅かに没入しかつ前記雄ダブテールのダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成され、前記フロント壁の端面及び前記リア壁の端面は、前記仮想平面と同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されたことを特徴とする。
【００１１】
なお、前記プラットホームには、所謂シャンク部も含まれる。
【００１２】
請求項１に記載の発明特定事項によると、前記タービンブレードの製造は次のように行われる。
【００１３】
即ち、鋳造によって前記嵌合部を残して前記タービンブレードの大部分（完成前タービンブレード）を成型する。ここで、前記フロント突当て部材の成型部位及び前記フロント壁の成型部位がそれぞれ前記フロントシールフィンの基部近傍であることから、前記フロントシールフィンの強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、前記フロント突当て部材及び前記フロント壁が成型される。同様に、前記リア突当て部材の成型部位及び前記リア壁の成型部位がそれぞれ前記リアシールフィンの基部近傍であることから、前記リアシールフィンの強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、前記リア突当て部材及び前記リア壁が成型される。
【００１４】
次に、前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面を前記治具における前記フロント位置決め部に、前記リア突当て部材の前記リア突当て面を前記治具における前記リア位置決め部にそれぞれ突当て、前記翼の前記負圧面を前記治具における支持部に支持せしめる。これによって、前記ダブテール軸方向が前記研削加工の際の加工抵抗反力に対して垂直になるように、前記完成前タービンブレードを前記治具に対して位置決めすることができる。更に、前記治具におけるクランプによって前記翼の前記正圧面を前記位置決め部側へ押圧することにより、前記治具に対する前記完成前タービンブレードのセットが終了する。
【００１５】
そして、前記研削加工によって前記嵌合部を前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向に沿って形成することにより、前記タービンブレードが完成する。ここで、前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面及び前記リア突当て部材の前記リア突当て面は、前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成されているため、前記研削加工によって前記嵌合部を前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、前記フロント突当て面及び前記リア突当て面に前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力のみが生じることになる。
【００１６】
前述の作用の他に、前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面及び前記リア突当て部材の前記リア突当て面は前記プラットホームの一側面と同一の仮想平面に対して僅かに没入するようにそれぞれ構成され、かつ前記フロント壁の端面及び前記リア壁の端面は前記仮想平面と同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されているため、前記多数の前記タービンブレードを前記タービンディスクに装着した場合における、隣接する前記タービンブレード間の間隙が局部的に拡がることがない。
【００１７】
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明特定事項の他に、前記フロント突当て面の前縁と前記リア突当て面の後縁との間隔が前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用の他に、前記フロント突当て面の前縁と前記リア突当て面の後縁との間隔が前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されたため、前記治具に対する前記完成前タービンブレードのセット状態がより安定する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１から図５を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係わるタービンブレードを示す図であって、図２は、図１における矢視部Ｉの拡大図であって、図３は、本発明の実施の形態に係わるタービンブレードを治具にセットした状態を示す図であって、図４は、図２における矢視部ＩＩを概略的に示す図であって、図５は、本発明の実施の形態に係わるタービンブレードがタービンディスクの雌ダブテールに装着された状態を示す図である。ここで、「前後」とは、図１及び図２において右左，図４において左右のことをいう。
【００２３】
図１、図２、及び図５に示すように、本発明の実施の形態に係わるタービンブレード１は、航空機エンジンの低圧タービンにおけるタービンディスク３の雌ダブテール５に装着されるものであって、タービンブレード１の本体としての翼７を備えている。ここで、翼７の一側面（図１において表側面）が凸状の負圧面７ｆａになって、翼７の他側面（図１において裏側面）が凹状の正圧面７ｆｂになっている。
【００２４】
翼７のチップ側（先端側、図１において上側）には、シュラウド９が一体に成型されており、このシュラウド９は一対のシールフィン１１，１３を有している。
【００２５】
また、翼７のハブ側（基端側、図１において下側）には、プラットホーム１５が一体に成型されており、このプラットホーム１５の両側（一側と他側）には、窪み１７，１９がそれぞれ形成されている。更に、プラットホーム１５の前端側には、前方向へ突出したフロントシールフィン２１が形成されており、プラットホーム１５の後端側には、後方向へ突出したリアシールフィン２３が形成されている。
【００２６】
更に、プラットホーム１５のハブ側には、雄ダブテール２５が一体に設けられており、この雄ダブテール２５は雌ダブテール５の被嵌合突起（被嵌合部）５ｂに嵌合可能な嵌合溝（嵌合部）２５ｓを有しあって、嵌合溝２５ｓは研削加工によって形成されるものである。
【００２７】
窪み１７におけるフロントシールフィン２１の基部近傍には、フロント突当て部材２７が一体に成型されており、このフロント突当て部材２７はフロント突当て面２７ｆを有している。更に、図２に斜線で示すように、フロントシールフィン２１の基部近傍には、フロント突当て部材２７の前側縁部を囲む薄肉状のフロント壁Ｗｆが一体に成型されている。
【００２８】
また、窪み１７におけるリアシールフィン２３の基部近傍には、リア突当て部材２９が一体に成型されており、このリア突当て部材２９はリア位置決め突当て面２９ｆを有している。更に、図２に斜線で示すように、リアシールフィン２３の基部近傍には、リア突当て部材２９の後側縁部を囲む薄肉状のリア壁Ｗｒが一体に成型されている。
【００２９】
ここで、図３及び図４に示すように、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆは、前記研削加工に使用される治具３１におけるフロント位置決めピン３３に突当て可能であって、リア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆは、治具３１におけるリア突当てピン３５に突当て可能である。また、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆ及びリア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆは、プラットホーム１５の一側面と同一の仮想平面ＶＦに対して僅かに没入しかつ雄ダブテール２５のダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成されている。特に、フロント突当て面２７ｆの仮想平面ＶＦに対する没入量及びリア突当て面２９ｆの仮想平面ＶＦに対する没入量が０．７mm以下になるようにそれぞれ構成されている。更に、フロント突当て面２７ｆの前縁とリア突当て面２９ｆの後縁との間隔が雄ダブテール２５の前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されている。
【００３０】
また、フロント壁Ｗｆの端面及びリア壁Ｗｒの端面は、仮想平面ＶＦと同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されている。
【００３１】
なお、治具３１は、フロント位置決めピン３３及びリア位置決めピン３５を備える他に、翼７のチップ付近の負圧面７ｆａを支持する支持ローラ３７と、雄ダブテール２５を前後方向から挟持する一対の挟持バー３９，４１と、ゴムパット４３を介して翼７のハブ付近の正圧面７ｆｂを下方向へ押圧するクランプ４５と、シュラウド９の後端を突当て可能な突当てローラ４７と、シュラウド９の前端に当接可能な当接ボルト４９とを備えている。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態の作用（主としてタービンブレード１の製造）について説明する。
【００３３】
即ち、鋳造によって嵌合溝２５ｓ及びシュラウド９の加工部を残してタービンブレード１の大部分（完成前タービンブレード１’）を成型する。ここで、フロント突当て部材２７の成型部位及びフロント壁Ｗｆの成型部位がそれぞれフロントシールフィン２１の基部近傍であることから、フロントシールフィン２１の強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、フロント突当て部材２７及びフロント壁Ｗｆが成型される。同様に、リア突当て部材２９の成型部位及びリア壁Ｗｒの成型部位がそれぞれリアシールフィン２３の基部近傍であることから、リアシールフィン２３の強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、リア突当て部材２７及びリア壁Ｗｒが成型される。また、フロント突当て面２７ｆの仮想平面ＶＦに対する没入量及びリア突当て面２９ｆの仮想平面ＶＦに対する没入量が０．７mm以下になるようにそれぞれ構成されたため、フロント突当て面２７ｆ付近及びリア突当て面２９ｆ付近に鋳造欠陥がほとんど生じない。なお、タービンブレード１の大部分を成型した後に、適宜の機械加工によってシュラウド９の加工部を加工しておく。
【００３４】
次に、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆを治具３１におけるフロント位置決めピン３３に、リア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆを治具３１におけるリア位置決めピン３５にそれぞれ突当てて、翼７の負圧面７ｆａを治具３１における支持ローラ３７にそれぞれ支持せしめる。これによって、前記ダブテール軸方向が研削加工の際の加工抵抗反力に対して垂直になるように、完成前タービンブレード１’を治具３１に対して位置決めすることができる。なお、シュラウド９の後端を治具３１における突当てローラ４７に突当てて、治具３１における当接ボルト４９をシュラウド９の前端に当接させることにより、治具３１に対する完成前タービンブレード１’の前記加工方向の位置決めも併せて行う。
【００３５】
更に、治具３１における一対の挟持バー３９，４１によって雄ダブテール２５を前後方向から挟持し、治具３１におけるクランプ４５によって翼７のハブ付近の正圧面７ｆｂをゴムパット４３を介して下方向へ押圧する。これによって、治具３１に対する完成前タービンブレード１’のセットが終了する。ここで、フロント突当て面２７ｆの前縁とリア突当て面２９ｆの後縁との間隔が雄ダブテール２５の前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されたため、治具３１に対する完成前タービンブレード１’のセット状態がより安定する。
【００３６】
そして、前記研削加工によって嵌合溝２５ｓを前記ダブテール軸方向に沿って形成することにより、タービンブレード１の製造が終了する。ここで、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆ及びリア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆは、前記ダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成されているため、前記研削加工によって嵌合溝２５ｓを前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、フロント突当て面２７ｆ及びリア突当て面２９ｆに前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力のみが生じることになる。
【００３７】
前述の作用の他に、フロント突当て部材２７のフロント突当て面２７ｆ及びリア突当て部材２９のリア突当て面２９ｆはプラットホーム１５の一側面と同一の仮想平面ＶＦに対して僅かに没入するようにそれぞれ構成され、フロント壁Ｗｆの端面及びリア壁Ｗｒの端面は仮想平面ＶＦと同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されているため、多数のタービンブレード１をタービンディスク３に装着した場合における、隣接するタービンブレード１間の間隙が局部的に拡がることがない。
【００３８】
以上の如き、本発明の実施の形態によれば、前記研削加工によって嵌合溝２５ｓを前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、フロント突当て面２７ｆ及びリア突当て面２９ｆに前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力のみが生じることになるため、前記研削加工中に完成前タービンブレード１’が治具３１に対して前記ダブテール軸方向へずれることがなくなって、嵌合溝２５ｓの加工精度の悪化を抑えて、タービンブレード１の品質の向上を図ることができる。特に、治具３１に対する完成前タービンブレード１’のセット状態がより安定するため、嵌合溝２５ｓの加工精度を高めて、タービンブレード１の品質のより一層の向上を図ることができる。
【００３９】
また、フロントシールフィン２１の強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、フロント突当て部材２７及びフロント壁Ｗｆが成型されると共に、リアシールフィン２３の強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、リア突当て部材２９及びリア壁Ｗｒが成型されるため、フロント突当て部材２７、フロント壁Ｗｆ、リア突当て部材２９、及びリア壁Ｗｒがタービンブレード１の構成要素に付加されても、タービンブレード１の重量増加の原因にはならない。
【００４０】
更に、フロント突当て面２７ｆ付近及びリア突当て面２９ｆ付近に鋳造欠陥がほとんど生じないため、タービンブレード１の製品不良を抑制できる。
【００４１】
また、多数のタービンブレード１をタービンディスク３に装着した場合における、隣接するタービンブレード１間の間隙が局部的に拡がることがないため、前記航空機エンジンの稼働中に高温ガスが主流からエンジン中心側に向かって流入することを抑えて、前記航空機エンジンのエンジン効率を向上させることができる。
【００４２】
なお、本発明は、前述の発明の実施の形態の説明に限るものではなく、例えば、シュラウド９を省略することによってタービンブレード１を前記航空機エンジンの高圧タービンのタービンブレードに用いる等、その他適宜の変更を行うことにより、種々の態様で実施可能である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１又は請求項２に記載の発明によれば、前記研削加工によって前記嵌合部を前記ダブテール軸方向に沿って形成する際に、前記フロント突当て面及び前記リア突当て面に前記ダブテール軸方向に対して垂直な加工抵抗反力のみが生じることになるため、前記研削加工中に前記完成前タービンブレードが前記治具に対して前記ダブテール軸方向へずれることがなくなって、前記嵌合部の加工精度の悪化を抑えて、前記タービンブレードの品質の向上を図ることができる。
【００４４】
また、前記フロントシールフィンの強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、前記フロント突当て部材及び前記フロント壁が成型されると共に、前記リアシールフィンの強度の関係から厚肉に構成する厚肉部位を利用して、前記リア突当て部材及び前記リア壁が成型されるため、前記フロント突当て部材、前記フロント壁、前記リア突当て部材、及び前記リア壁が前記タービンブレードの構成要素に付加されても、前記タービンブレードの重量増加の原因にはならない。
【００４５】
更に、前記多数の前記タービンブレードを前記タービンディスクに装着した場合における、隣接する前記タービンブレード間の間隙が局部的に拡がることがないため、前記航空機エンジンの稼働中に高温ガスが主流からエンジン中心側に向かって流入することを抑えて、前記航空機エンジンのエンジン効率を向上させることができる。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、前述の効果の他に、前記治具に対する前記完成前タービンブレードのセット状態がより安定するため、前記嵌合部の加工精度を高めて、前記タービンブレードの品質のより一層の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わるタービンブレードを示す図である。
【図２】図１における矢視部Ｉの拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係わるタービンブレードを治具にセットした状態を示す図である。
【図４】図３における矢視部ＩＩを概略的に示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わるタービンブレードがタービンディスクの雌ダブテールに装着された状態を示す図である。
【符号の説明】
１ タービンブレード
１’ 完成前タービンブレード
３ タービンディスク
５ 雌ダブテール
５ｂ 被嵌合突起（被嵌合部）
７ 翼
７ｆａ 負圧面
７ｆｂ 正圧面
１５ プラットホーム
１７ 窪み
２１ フロントシールフィン
２３ リアシールフィン
２５ 雄ダブテール
２５ｓ 嵌合溝（嵌合部）
２７ フロント突当て部材
２７ｆ フロント突当て面
２９ リア突当て部材
２９ｆ リア突当て面
３１ 治具
３３ フロント位置決めピン
３５ リア位置決めピン
３７ 支持ローラ
３９ 挟持バー
４１ 挟持バー
４５ クランプ
４７ 突当てローラ
４９ 当接ボルト
Ｗｆ フロント壁
Ｗｒ リア壁
Claims (2)
- 航空機エンジンのタービンにおけるタービンディスクの雌ダブテールに装着されるタービンブレードにおいて、
一側面が凸状の負圧面になって、他側面が凹状の正圧面になっている翼と、
前記翼のハブ側に一体に成型され、一側に窪みが形成され、前端側に前方向へ突出したフロントシールフィンが形成され、かつ後端側に後方向へ突出したリアシールフィンが形成されたプラットホームと、
前記プラットホームのハブ側に一体に設けられ、前記雌ダブテールに嵌合可能であって研削加工によって形成される嵌合部を有した雄ダブテールと、
前記窪みにおける前記フロントシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記研削加工に使用される治具におけるフロント位置決め部に突当て可能なフロント突当て面を有したフロント突当て部材と、
前記フロントシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記フロント突当て部材の前側縁部を囲む薄肉状のフロント壁と、
前記窪みにおける前記リアシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記治具におけるリア位置決め部に突当て可能なリア突当て面を有したリア突当て部材と、
前記リアシールフィンの基部近傍に一体に成型され、前記リア突当て部材の後側縁部を囲む薄肉状のリア壁とを具備してあって、
前記フロント突当て部材の前記フロント突当て面及び前記リア突当て部材の前記リア突当て面は、前記プラットホームの一側面と同一の仮想平面に対して僅かに没入しかつ前記雄ダブテールのダブテール軸方向に対して略平行になるようにそれぞれ構成され、前記フロント壁の端面及び前記リア壁の端面は、前記仮想平面と同一平面上に位置するようにそれぞれ構成されたことを特徴とするタービンブレード。 - 前記フロント突当て面の前縁と前記リア突当て面の後縁との間隔が、前記雄ダブテールの前記ダブテール軸方向の長さよりも長くなるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のタービンブレード。
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